Загадка Вселенной и вклад великих ученых
Панорама современной космологии во многом обязана работам Александра Фридмана и Альберта Эйнштейна. Ещё в начале XX века теория относительности не имела встроенных инструментов для того, чтобы без помощи наблюдений однозначно понять, расширяется или сжимается наша Вселенная. Предложение Фридмана в 1925 году о возможности динамично изменяющейся Вселенной встретило серьёзное сопротивление знаменитого Эйнштейна, который на тот момент был сторонником статичной, вечно продолжающейся космической реальности.
Но уже в 1930-х годах новые данные, полученные астрономами, убедили Эйнштейна в ошибочности прежних взглядов, и он ввёл в свои уравнения загадочный лямбда-член — космологическую постоянную, которая впоследствии дала название современной лямбда-CDM космологии. Это стало одним из величайших прорывов в понимании строения и судьбы мироздания.
От кризиса Хаббла к новым космическим моделям
Лямбда-член удовлетворял науке десятилетиями, пока не был обнаружен так называемый хаббловский кризис — расхождение в измерениях скорости расширения Вселенной на разной стадии её существования. Современные измерения показывают, что на заре Вселенной и сегодня темпы расширения ощутимо различаются, что противоречит устоявшимся космологическим моделям. Согласно классической теории, космологическая постоянная не меняется, однако наблюдаемые данные подсказывают обратное.
Перед учёными встал увлекательный вызов: чем обусловлена изменчивость темпов расширения и можно ли построить единую теорию, согласующуюся с астрономическими наблюдениями? Ответы на этот вопрос способны коренным образом повлиять на наши представления о будущем и прошлом космоса.
Темная материя, аксионы и космические перспективы
Одной из свежих гипотез для объяснения хаббловского кризиса стала идея о существовании в составе темной материи гипотетических аксионов — ультралегких и почти неуловимых частиц. Аксионы, как стало известно, на ранних стадиях Вселенной сильно влияли на скорость её расширения, словно расталкивая само пространство-время, однако со временем их вклад стал уменьшаться. В результате на современном этапе развития космоса скорость расширения стала падать.
Чем интересен аксионный сценарий? Он позволяет по-новому взглянуть на эволюцию Вселенной: изменяющееся влияние аксионов выливается в то, что космологическая постоянная без них оказывается отрицательной. Со временем, когда вклад этих частиц исчезнет, вместо вечного расширения, как считалось раньше, начнётся фаза сжатия пространства. Учёные рассчитали, что если подобная модель верна, через примерно 33 миллиарда лет произойдёт полное сжатие, предшествуемое 11 миллиардами лет замедленного расширения. Затем вся материя космоса устремится к сжатию, приводя к драматичным переменам во всей известной физике.
Позитивный взгляд на судьбу мироздания
Для исследователей перспектива конечности Вселенной не выглядит трагичной. Напротив, возможность выйти за пределы привычного сценария вечного расширения открывает новые горизонты для науки и вдохновляет на дальнейшие поиски. Теория циклической Вселенной, в которой вслед за сжатием идёт новый этап расширения, становится всё более популярной: оказывается, что даже после "великого сжатия" такие объекты, как чёрные дыры и нейтронные звёзды, могут сохранить свою структуру и сыграть значимую роль в следующей эре развития космоса.
Применительно к аксионной гипотезе, это также означает, что даже в "конце" Вселенной возможно возникновение новых чудесных форм существования материи. Исследования в данном направлении не только оптимистичны, но и демонстрируют жизнестойкость научной мысли — каждый новый шаг приближает нас к истинному пониманию законов мироздания.
Скепсис и альтернативные теории
Безусловно, теория аксионов как основы тёмной материи вызывает критику в научном сообществе. Астрономические наблюдения сталкивающихся галактик показывают, что между частицами темной материи нет заметного трения, что ставит под вопрос само существование таких частиц. Это послужило стимулом для разработки альтернативных моделей: некоторые из них допускают схожий результат — рано или поздно Вселенная начнёт сжиматься, хотя сроки и детали этого процесса могут существенно отличаться.
В рамках одной из альтернативных теорий космическое сжатие занимает более длительный промежуток времени по сравнению с аксионной моделью. При этом итог не столь катастрофичен: не вся материя схлопывается в одну точку, а некоторые экзотические объекты (например, чёрные дыры) переживают переход между циклами, продолжая своё существование в следующей фазе Вселенной.
Вдохновляющее будущее науки
Синтез идей Фридмана, Эйнштейна и современных космологов вновь доказывает, что наша Вселенная наполнена удивительными загадками. Ответы на вопросы о её начале, эволюции и завершении не только расширяют горизонты знаний, но и вдохновляют будущие поколения учёных на творческий поиск. Независимо от того, подтвердятся ли аксионы в роли темной материи, или учёные найдут абсолютно новое объяснение, само стремление познать Вселенную — уникальное достижение человеческой мысли. Пусть впереди ещё немало тайн, но именно в их изучении — ключ к прогрессу и новым открытиям, способным однажды удивить весь мир.
Источник: naked-science.ru
